virtio-blk初始化

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本文详细介绍了virtio-blk设备的初始化过程，从virtblk_probe函数开始，包括init_vq、vp_find_vqs、vp_try_to_find_vqs、vp_setup_vq和setup_vq等函数的作用和执行步骤。在初始化完成后，建立了virtio数据结构与blk-mq块驱动模型之间的关系，为virtio-blk设备的运行奠定了基础。

virtio-blk初始化

source code: 3.19.3
(ps:如有错误请大家留言指正，每晚我会查看一下；若有幸被转载或引用请注明下，谢谢)


对于virtio-blk设备，virtio-bus的probe回调函数会调用对应驱动的probe回调函数，这里就是virtblk_probe函数来进行初始化操作。当此函数执行完成的时候，virtio-blk相关的数据结构也就建立完成了。


先来看看完成初始化之后的数据结构关系图(有些域未标出)：
这里写图片描述
上图主要是virtio中定义的数据结构，virtio-blk使用了blk-mq块驱动模型(在图中没有画出)，通过gendisk的request_queue结构的域queue、virtio-blk结构的域tag_set和blk-mq模型的数据结构衔接了起来。
* 强调*
图中涉及到两个数量：
1.num表示的是该队列的size，但不是以byte为单位的，需要通过vring_size函数进行计算
2.nr_vqs表示的是虚拟队列的数量、也就是虚拟硬件支持的硬件队列数量

virtblk_probe函数

主要流程：
1.调用ida_simple_get函数得到了一个新id值，这个id将在创建磁盘名字的时候派上用场
2.得到硬件上支持多少个segments（因为都是聚散IO，这个segment应该是指聚散列表的最大项数），这里需要注意的是头部和尾部个需要一个额外的segment（原因还不清楚。）
3.调用init_vq函数进行virtqueue、vring等相关的初始化设置工作。此函数非常重要，可以说virtio-blk中virtio自

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zyy@zyy-Legion-Y9000P-IRX8:~/xv6-riscv$ make qemu qemu-system-riscv64 -machine virt -bios none -kernel kernel/kernel -m 128M -smp 3 -nographic -global virtio-mmio.force-legacy=false -drive file=fs.img,if=none,format=raw,id=x0 -device virtio-blk-device,drive=x0,bus=virtio-mmio-bus.0 make qemu后终端会输出这些，但是迟迟无法进入shell
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<think>好的，用户现在的问题是，在编译xv6-riscv并运行`make qemu`后，终端有输出但无法进入shell。我需要结合之前的回答和用户提供的站内引用，给出具体的解决方案。首先，用户之前提到过关于QEMU启动参数的问题，比如内核镜像、根文件系统路径是否正确。在xv6-riscv项目中，可能需要检查Makefile中的QEMU参数是否正确。例如，是否指定了正确的设备驱动和根文件系统。xv6通常使用init进程启动shell，如果启动参数中的init路径错误，可能导致无法进入shell。用户提供的引用[2]提到在Ubuntu20安装xv6-riscv，可能涉及到环境配置的问题，比如工具链是否完整，编译过程中是否有错误。 接下来，用户引用的内容提到使用VSCode通过SSH连接Ubuntu进行开发，这可能意味着用户是在远程环境下操作，需要注意文件路径和权限问题。比如，编译生成的镜像文件是否有正确的权限，或者QEMU是否有权限访问这些文件。引用[1]中的项目结构分析可能对用户检查项目文件是否完整有帮助，比如是否缺少必要的配置文件或脚本。 然后，用户之前的回答中提到了内核配置的问题，比如是否启用了必要的驱动和文件系统支持。xv6-riscv可能需要特定的内核配置选项，比如虚拟设备驱动或串口支持，如果这些选项未启用，可能导致启动失败。需要建议用户检查.config文件中的相关配置，或者重新运行make menuconfig进行调整。 另外，文件系统镜像的完整性也是一个可能的原因。xv6的镜像可能在编译过程中没有正确生成，或者没有包含必要的init程序。用户需要确认编译过程是否顺利完成，是否有错误提示。如果镜像损坏，可能需要重新编译或使用qemu-img工具重新创建。 调试方面，用户可以通过添加QEMU的串口输出参数来查看内核启动日志，比如在Makefile中是否有-serial stdio选项，或者是否有其他参数被遗漏。如果出现内核panic，需要根据错误信息具体分析，比如无法挂载根文件系统，可能是设备名称不对，xv6-riscv可能使用的是不同的设备名，如/dev/vda而不是/dev/sda。权限问题也不能忽视，特别是在远程环境下，用户可能需要使用sudo运行QEMU，或者调整镜像文件的权限。此外，架构兼容性方面，xv6-riscv是针对RISC-V架构的，确保使用的QEMU版本支持RISC-V模拟，比如qemu-system-riscv64，并且参数正确，比如-machinevirt选项。最后，结合用户提供的引用，可能需要检查环境配置是否正确，比如是否按照引用[2]中的步骤正确安装所有依赖项，工具链是否配置正确。用户可能在某些步骤中遗漏了部分操作，导致编译出的内核或镜像有问题。建议用户按照安装教程重新检查环境配置，并确保所有步骤都正确完成。</think>### xv6-riscv 启动后无法进入 Shell 的原因及解决方案 #### 1. 检查 QEMU 启动参数 - **问题原因**：xv6-riscv 的 Makefile 中 QEMU 启动参数未正确配置，可能缺少关键设备驱动或根文件系统参数。 - **解决方案**： - 在 `Makefile` 中确认 QEMU 命令是否包含以下关键参数： ```makefile QEMUOPTS = -machine virt -kernel kernel/kernel -m 128M -smp 3 -nographic -drive file=fs.img,if=none,format=raw,id=x0 -device virtio-blk-device,drive=x0,bus=virtio-mmio-bus.0 ``` - 确保 `-device virtio-blk-device` 正确指向文件系统镜像 `fs.img`[^2]。 #### 2. 验证文件系统镜像 - **问题原因**：`fs.img` 未正确生成，导致内核无法加载用户态程序（如 `init`）。 - **解决方案**： - 重新生成文件系统镜像： ```bash make clean && make qemu ``` - 检查 `fs.img` 是否包含必要的用户程序（如 `/user/init`）： ```bash sudo mount -o loop fs.img /mnt && ls /mnt ``` #### 3. 内核配置问题 - **问题原因**：内核未启用 RISC-V 虚拟化支持或设备驱动。 - **解决方案**： - 确认 `kernel/kernel` 编译时启用了以下配置： ```bash CONFIG_VIRTIO=y # 虚拟化设备支持 CONFIG_UART=y # 串口输出支持 ``` - 若修改过配置，需彻底重新编译： ```bash make clean && make ``` #### 4. 调试内核启动日志 - **问题原因**：内核在启动过程中触发异常（如 `Page Fault`）。 - **解决方案**： - 在 QEMU 命令中添加 `-d int` 参数输出中断日志： ```makefile QEMUOPTS += -d int ``` - 观察是否出现 `scause` 错误码（如 `0x2` 表示非法指令）[^2]。 #### 5. 工具链兼容性问题 - **问题原因**：RISC-V 工具链版本不匹配（如 `riscv64-unknown-elf-gcc`）。 - **解决方案**： - 检查工具链版本是否与 xv6-riscv 要求一致： ```bash riscv64-unknown-elf-gcc --version ``` - 重新安装正确版本的工具链： ```bash sudo apt-get install gcc-riscv64-unknown-elf ``` #### 6. 串口输出配置 - **问题原因**：内核未正确初始化串口设备，导致 Shell 交互失效。 - **解决方案**： - 在 `kernel/console.c` 中检查 `uartinit()` 函数是否被调用。 - 确认内核启动参数包含 `console=ttyS0`： ```makefile QEMUOPTS += -append "console=ttyS0" ``` --- ### 示例调试流程 ```bash # 1. 清理并重新编译 make clean && make # 2. 启动 QEMU 并捕获日志 make qemu-gdb # 在另一个终端中运行 GDB riscv64-unknown-elf-gdb kernel/kernel (gdb) target remote localhost:26000 (gdb) b exec (gdb) c ``` ---
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